貝克曼高級(jí)科學(xué)技術(shù)研究所的生物光子成像實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出成像技術(shù)，可以在不使用任何染色或標(biāo)記的情況下研究組織。研究人員使用激光源創(chuàng)建了一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的成像技術(shù)相比，該系統(tǒng)可以捕獲有關(guān)組織的更多信息。該系統(tǒng)提供了更好的細(xì)胞外囊泡可視化效果，小囊泡是已知數(shù)量增加并與癌癥相關(guān)的小包裝，特別是與乳腺癌細(xì)胞有關(guān)的囊泡。

“我們可以獲得與活體組織的結(jié)構(gòu)和代謝有關(guān)的信息。成像系統(tǒng)使我們能夠同時(shí)捕獲所有這些信息，與當(dāng)前的成像方式相比，我們可以看到有關(guān)組織，細(xì)胞及其功能的更多細(xì)節(jié)， “位于伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的阿伯·布利斯工程學(xué)教授斯蒂芬·波普帕特博士(Stephen Boppart博士)被任命為電氣和計(jì)算機(jī)工程與生物工程學(xué)的負(fù)責(zé)人，他也是生物光子成像實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人，也是一名醫(yī)生。

論文“乳腺癌中細(xì)胞外囊泡的無(wú)標(biāo)簽可視化和表征”發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上，并在該雜志的封面上進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。

“即使在正常條件下，細(xì)胞也可以利用這些細(xì)胞外囊泡相互交流。腫瘤細(xì)胞將改變這些細(xì)胞外囊泡，并在體內(nèi)釋放更多。因此，它們有可能被用作癌癥進(jìn)展的標(biāo)志物。”博帕特說(shuō)。

傳統(tǒng)的可視化技術(shù)依賴于標(biāo)簽的使用，這涉及大量的工作并且會(huì)使組織無(wú)法用于進(jìn)一步的檢查。“我們的主要貢獻(xiàn)在于，我們可以在不干擾組織或使用任何標(biāo)記的情況下可視化活組織中的這些囊泡。我們可以看到這些囊泡之間以及與腫瘤的相互作用，” Sixian You，生物工程研究生研究助理說(shuō)。 Boppart實(shí)驗(yàn)室的第一作者。

實(shí)驗(yàn)室使用的技術(shù)涉及使用與組織樣本相互作用的超短激光脈沖。

你說(shuō)：“成像涉及兩種機(jī)制。” “某些組織成分會(huì)發(fā)出不同顏色的不同類型的熒光。另一種機(jī)制涉及分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)以某種方式排列時(shí)，將為您提供完全不同的顏色集。”

研究人員還開(kāi)始使用這種技術(shù)來(lái)表征囊泡的內(nèi)容物。

您說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)具有較高NADPH分子濃度的囊泡與腫瘤的侵襲性高度相關(guān)，并且通常位于血管周圍。通過(guò)表征囊泡，我們可以在早期階段很好地檢測(cè)出癌變，” 。

第二篇論文《通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的多光子虛擬組織學(xué)進(jìn)行實(shí)時(shí)術(shù)中診斷》發(fā)表在Precision Oncology上，該論文旨在將無(wú)標(biāo)簽成像與深度學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合。

當(dāng)前，當(dāng)外科醫(yī)生從患者身上移除腫瘤時(shí)，他們從腫瘤的邊緣分析組織樣本以確保所有癌癥組織都已被移除。不幸的是，分析樣本的病理實(shí)驗(yàn)室可能要花費(fèi)幾天的時(shí)間才能完成分析。

您說(shuō)：“我們正在嘗試使用無(wú)標(biāo)簽技術(shù)立即在手術(shù)室中觀察組織。” “獲得圖像后，我們將使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，以區(qū)分癌性組織和正常乳腺組織。”

“我們希望這項(xiàng)技術(shù)可以用于醫(yī)學(xué)診斷和更多的臨床應(yīng)用。目前的技術(shù)是有用的，但是過(guò)時(shí)且費(fèi)時(shí)。我們認(rèn)為可以從這項(xiàng)技術(shù)中獲得很多新的信息，” Boppart說(shuō)。 。

博帕特說(shuō)：“該系統(tǒng)本身有些昂貴，但與目前使用的其他高端顯微鏡不同，隨著激光技術(shù)的成熟，成本將在幾年內(nèi)下降。” “對(duì)我們來(lái)說(shuō)，另一個(gè)固有的挑戰(zhàn)是，如果您想獲得高分辨率的圖像，則需要專注于較小的區(qū)域。但是，當(dāng)我們觀察較小的區(qū)域時(shí)，我們?nèi)匀豢梢詫?duì)組織中發(fā)生的事情有足夠的了解。 ”